《光纤光学》复习提纲2

1、12 重要概念重要概念 光波导、光纤分类、子午光线、数值孔径、光波导、光纤分类、子午光线、数值孔径、传输传输容量容量、传光传像特性传光传像特性、散焦面、广义折射率定理、散焦面、广义折射率定理、光线轨迹及特点、光线分类光线轨迹及特点、光线分类 重要公式重要公式 射线方程、散焦面半径、折射率分布、数值孔径射线方程、散焦面半径、折射率分布、数值孔径3 重要概念重要概念 模式定义及性质模式定义及性质、模式分类及场分布特点、模式、模式分类及场分布特点、模式简并、线偏振模、主模、分离变量法、传播常数、简并、线偏振模、主模、分离变量法、传播常数、导模截止与远离截止导模截止与远离截止、基模场分布函数、基模偏、

2、基模场分布函数、基模偏振特性、振特性、色散曲线分析、模式确定及数目分析色散曲线分析、模式确定及数目分析、导模光斑分布图导模光斑分布图、模式输出特性、模式输出特性、WKB近似方法近似方法思路思路 重要公式重要公式 波导场方程、截止与远离截止条件、单模工作条波导场方程、截止与远离截止条件、单模工作条件、模式数目、归一化工作频率、件、模式数目、归一化工作频率、模群精确模式模群精确模式数目数目。4 重要概念重要概念 损耗机理损耗机理、光通信窗口光通信窗口、色散机理色散机理、色散补偿色散补偿、损耗测试的三种方法（损耗测试的三种方法（后向散射法后向散射法OTDR）、不）、不同型号的通信光纤性能。同型号的通

3、信光纤性能。 重要公式重要公式 材料色散与波导色散的计算、脉冲展宽的计算、材料色散与波导色散的计算、脉冲展宽的计算、模场半宽的计算、截止波长的计算模场半宽的计算、截止波长的计算5 重要概念重要概念 自聚焦透镜的成像特性、自聚焦透镜的成像特性、光纤耦合器光纤耦合器/WDM器器件件的工作原理及设计、光隔离器的工作原理及设计、光隔离器/环行器的工作环行器的工作原理及设计、原理及设计、光纤光栅光纤光栅的工作原理的工作原理及设计及设计、光光纤激光器与放大器纤激光器与放大器的工作原理及设计。的工作原理及设计。 重要公式重要公式 准直透镜输出光束半径和发散角、耦合器分支准直透镜输出光束半径和发散角、耦合器分

4、支功率计算、不同耦合比对应的最小耦合长度、功率计算、不同耦合比对应的最小耦合长度、光纤光栅中心波长。光纤光栅中心波长。6 重要概念重要概念 光纤连接损耗来源、光纤连接损耗特点、透镜光纤连接损耗来源、光纤连接损耗特点、透镜耦合系统、光束变换特性、耦合系统、光束变换特性、有源对准（局部损有源对准（局部损耗法）耗法）。 重要公式重要公式 端面反射损耗端面反射损耗计算、模场失配损耗计算、朗伯计算、模场失配损耗计算、朗伯光源耦合损耗计算、半导体激光器耦合效率计光源耦合损耗计算、半导体激光器耦合效率计算。算。7模拟考试模拟考试一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一、选择题（下列各题四个备选答案中只有一个

5、正确答案，请将其代号写在题干前面一个正确答案，请将其代号写在题干前面的括号内。每小题的括号内。每小题1.5分，共分，共30分）分）二、简答题（每小题二、简答题（每小题5分，共分，共20分）分）三、设计题（每小题三、设计题（每小题10分，共分，共20分）分） 四、计算题四、计算题 (共共30分分) 8选择题选择题1 有关光纤中传输的模式，下列哪一个命题是有关光纤中传输的模式，下列哪一个命题是错误错误的？的？A ：对于结构参数给定的光纤，其中传输的模式：对于结构参数给定的光纤，其中传输的模式是唯一确定的；是唯一确定的；B：TE01、TM01和和HE21模具有相同的截止频率；模具有相同的截止频率；C

6、：每一个模式都有自己对应的截止频率；：每一个模式都有自己对应的截止频率；D：HE11模是唯一不能截止的模式。模是唯一不能截止的模式。9选择题选择题2 光纤中能够支持的模式由光纤波导本身决光纤中能够支持的模式由光纤波导本身决定，但光纤中能够激励出的模式与很多因定，但光纤中能够激励出的模式与很多因素有关，问光纤中实际能够激励出的模式素有关，问光纤中实际能够激励出的模式与下列哪些因素与下列哪些因素无关无关： A、入射光源的光功率；、入射光源的光功率； B、入射介质的折射率；、入射介质的折射率； C、光的入射角；、光的入射角； D、入射点的位置。、入射点的位置。 10选择题选择题3 主模式号为主模式号

7、为14的模群中所含的的模群中所含的精确模式精确模式总总数为：数为： A、14； B、26； C、28； D、711选择题选择题4 通常将光纤通信划分为三个传输窗口，其通常将光纤通信划分为三个传输窗口，其主要原因是：主要原因是： A、光纤的弯曲损耗；、光纤的弯曲损耗； B、OH吸收损耗；吸收损耗； C、过渡金属离子吸收；、过渡金属离子吸收； D、瑞利散射损耗。、瑞利散射损耗。 12选择题选择题5 线偏振模的模斑为：线偏振模的模斑为： A、径向亮斑数为、径向亮斑数为2m，角向亮斑数为，角向亮斑数为 l，而且中，而且中心为暗；心为暗； B、径向亮斑数为、径向亮斑数为m，角向亮斑数为，角向亮斑数为2l

8、，而且中，而且中心为暗；心为暗； C、径向亮斑数为、径向亮斑数为2l，角向亮斑数为，角向亮斑数为m，而且中，而且中心为亮；心为亮； D、径向亮斑数为、径向亮斑数为l，角向亮斑数为，角向亮斑数为2m，而且中，而且中心为亮。心为亮。13选择题选择题6 光纤的损耗是由许多不同因素造成的，其光纤的损耗是由许多不同因素造成的，其中不可能消除的因素是：中不可能消除的因素是： A、弯曲损耗；、弯曲损耗； B、OH吸收；吸收； C、过度金属离子吸收；、过度金属离子吸收； D、瑞利散射、瑞利散射 14选择题选择题7 一光信号在光纤中传播了一光信号在光纤中传播了5000m,功率损耗功率损耗了了15%，该光纤的损耗

9、是，该光纤的损耗是 A、0.14dB/km； B、0.71dB/km； C、0.64dB/km； D、0.32dB/km。15选择题选择题8 对于对于1330nm的单模光纤，当入射光中心波的单模光纤，当入射光中心波长为长为1550nm，光谱宽度为，光谱宽度为10nm时，时，不可能不可能存在的色散是哪一个？存在的色散是哪一个？ A、模间色散；、模间色散； B、材料色散；、材料色散； C、波导色散；、波导色散； D、偏振模色散。、偏振模色散。16选择题选择题9 数值孔径数值孔径NA是光纤的一个重要参数，下列是光纤的一个重要参数，下列哪些命题是哪些命题是错误错误的？的？ A、NA越大，光纤的收光能力

10、越大；越大，光纤的收光能力越大； B、NA越大，光纤的收光角越大；越大，光纤的收光角越大； C、NA越大，光源与光纤的耦合效率越高；越大，光源与光纤的耦合效率越高； D、NA越大，多模光纤的模式色散越小。越大，多模光纤的模式色散越小。 17选择题选择题10 下列光纤的色散，下列光纤的色散，由小到大由小到大的排列次序为：的排列次序为： A、多模的、多模的GIOF、多模、多模SIOF、单模光纤；、单模光纤； B、多模、多模SIOF、多模的、多模的GIOF、单模光纤；、单模光纤； C、单模光纤、多模的、单模光纤、多模的GIOF、多模、多模SIOF； D、多模、多模SIOF、单模光纤、多模的、单模光纤

11、、多模的GIOF18选择题选择题11 以下那一种是以下那一种是非零色散非零色散位移光纤：位移光纤： A、G655光纤；光纤； B、G653光纤；光纤； C、G652光纤；光纤； D、G651光纤。光纤。19选择题选择题12 有关光纤中的色散论述有关光纤中的色散论述错误错误的是：的是： A、色散的存在使光纤通信系统的传输速率降、色散的存在使光纤通信系统的传输速率降低、传输容量变小；低、传输容量变小； B、色散位移的目的是使零色散波长与最低损、色散位移的目的是使零色散波长与最低损耗波长一致；耗波长一致； C、正色散的光纤使光脉冲展宽，而负色散的、正色散的光纤使光脉冲展宽，而负色散的光纤使光脉冲压缩

12、，所以，负色散的光纤也成光纤使光脉冲压缩，所以，负色散的光纤也成为色散补偿光纤；为色散补偿光纤； D、通过适当调整光纤波导的结构参量可使波、通过适当调整光纤波导的结构参量可使波导色散和材料色散互相抵消导色散和材料色散互相抵消 20选择题选择题13 以下关于自聚焦透镜论述以下关于自聚焦透镜论述错误错误的是：的是： A、0.25节距的节距的GRIN的物方焦点在透镜入射平的物方焦点在透镜入射平面上面上 B、0.25节距的节距的GRIN，同一点离轴入射，出射，同一点离轴入射，出射仍为平行光线仍为平行光线 C、0.25节距的节距的GRIN，不同入射点的斜平行线入，不同入射点的斜平行线入射，出射位置不同；

13、射，出射位置不同； D、自聚焦透镜的长度一般以节距来表示。、自聚焦透镜的长度一般以节距来表示。 21选择题选择题14 下列光波长下列光波长不属于不属于通常所说的光纤的三个通常所说的光纤的三个传输窗口是：传输窗口是： A、0.85mm； B、1.31mm； C、1.48mm； D、1.55mm。 22选择题选择题15 有关有关G.652光纤，以下命题哪个是光纤，以下命题哪个是错误错误的：的： A、工作在、工作在1310nm波长时，损耗是通信容量的波长时，损耗是通信容量的主要限制因素；主要限制因素； B、工作在、工作在1550nm波长时，色散是通信容量的波长时，色散是通信容量的主要限制因素；主要限

14、制因素； C、工作在、工作在1550nm波长时，损耗与色散均是通波长时，损耗与色散均是通信容量的主要限制因素；信容量的主要限制因素； D、工作在、工作在850nm波长时，损耗与色散均是通波长时，损耗与色散均是通信容量的主要限制因素；信容量的主要限制因素；23选择题选择题16 标准单模光纤纤芯直径一般为：标准单模光纤纤芯直径一般为： A、10m mm B、10 nm C、80 m mm D、100 nm24选择题选择题17 关于光纤连接损耗，以下那一种说法是关于光纤连接损耗，以下那一种说法是错错误误的：的： A、光纤间的连接损耗与光的传输方向无关；、光纤间的连接损耗与光的传输方向无关； B、对于

15、单模光纤，模场半径的不匹配是光纤、对于单模光纤，模场半径的不匹配是光纤损耗主要因素；损耗主要因素； C、通过充以折射率匹配液，可大大降低光纤、通过充以折射率匹配液，可大大降低光纤端面间菲涅尔反射损耗；端面间菲涅尔反射损耗； D、多模光纤的连接损耗可用几何光学进行分、多模光纤的连接损耗可用几何光学进行分析计算。析计算。 25选择题选择题18 有关光纤光栅的命题，哪一个是有关光纤光栅的命题，哪一个是不对不对的：的： A、光纤光栅的理论基础是模式耦合理论；、光纤光栅的理论基础是模式耦合理论； B、长周期光纤光栅可应用于、长周期光纤光栅可应用于OADM中；中； C、长周期光纤光栅可用作、长周期光纤光栅

16、可用作EDFA的增益均衡；的增益均衡； D、Bragg光纤光栅可应用于光纤激光器中。光纤光栅可应用于光纤激光器中。 26选择题选择题19 光时域反射仪（光时域反射仪（OTDR）不能够不能够完成的功能有：完成的功能有： A、光纤端面的判断；、光纤端面的判断； B、光纤色散大小的测量；、光纤色散大小的测量； C、光纤断点的判断；、光纤断点的判断； D、光纤长度的测量。、光纤长度的测量。 27选择题选择题20 以下命题哪个是以下命题哪个是错误错误的：的： A、掺铒光纤激光器中谐振腔是不可缺少的；、掺铒光纤激光器中谐振腔是不可缺少的； B、EDFA与掺铒光纤激光器的工作机理均为受与掺铒光纤激光器的工作

17、机理均为受激辐射；激辐射； C、EDFA的增益与泵浦功率大小有关；的增益与泵浦功率大小有关； D、EDFA的增益与信号光功率大小无关。的增益与信号光功率大小无关。 28设计题设计题1 请用如下器件：请用如下器件：980/1550nm的波分复用耦的波分复用耦合器、合器、2/8 Y型耦合器、光环形器、型耦合器、光环形器、Bragg光光纤光栅、纤光栅、980nm半导体激光器、一段掺铒光半导体激光器、一段掺铒光纤，单模光纤若干米，分别构成光纤放大纤，单模光纤若干米，分别构成光纤放大器与激光器，画出结构示意图，并简单介器与激光器，画出结构示意图，并简单介绍工作原理绍工作原理 29设计题设计题2 有一卷大

18、约几十公里长的光纤需要测量其有一卷大约几十公里长的光纤需要测量其长度，现有一段长度，现有一段100米可以测试的光纤与需米可以测试的光纤与需测量的光纤具有相同的参数，试设计三种测量的光纤具有相同的参数，试设计三种测量方法用以测量光纤长度测量方法用以测量光纤长度 。30计算题计算题1 某光纤出现故障，用某光纤出现故障，用OTDR仪表进行测量。仪表进行测量。OTDR发射的周期性矩形脉冲的宽度发射的周期性矩形脉冲的宽度10ns，测得光脉冲，测得光脉冲从光纤始端返回光纤始端的时间为从光纤始端返回光纤始端的时间为3s，已知光纤，已知光纤纤芯折射率纤芯折射率n1=1.5，（1）问此光纤故障点距始端距离有多长

19、？）问此光纤故障点距始端距离有多长？（2）该）该OTDR判断故障点的误差为多少？判断故障点的误差为多少？（3）若）若OTDR能测的损耗范围为能测的损耗范围为32dB,想用它测试想用它测试78 km的光缆线路，光缆的衰减系数为的光缆线路，光缆的衰减系数为0.3 dBkm，问问OTDR能否看到末端的衰减曲线？能否看到末端的衰减曲线？31计算题计算题2 某抛物线分布光纤，某抛物线分布光纤，n1=1.5，=0.001，纤，纤芯直径芯直径2a=50m，当用波长，当用波长0=0.85m的光的光激励时，试求：激励时，试求： （1）光纤的最大数值孔径；）光纤的最大数值孔径；（2）光纤的截止波长；（）光纤的截止

20、波长；（3）基模的模场）基模的模场半径；（半径；（4）模式总数。）模式总数。 32计算题计算题3 如下图所示为如下图所示为X型光纤耦合器，工作波长为型光纤耦合器，工作波长为1.55m mm。若仅由若仅由Input1端口注入光功率，从端口注入光功率，从Output1和和Output 2端端口输出的分别为注入光功率的口输出的分别为注入光功率的75和和25。耦合器的耦。耦合器的耦合系数为：，求：（合系数为：，求：（1）在上述耦合分光比下，耦合器的）在上述耦合分光比下，耦合器的最小耦合长度；（最小耦合长度；（2）若仅从）若仅从Output1端口注入端口注入0dBm光功光功率，则从率，则从Input1和和Input 2端口分别输出多少光功率；端口分别输出多少光功率；（3）假设从）假设从Input1注入注入0dBm光功率，光功率，Input2输输入入3dBm光功率时，分光功率时，分别从别从Output1和和Output2输出多少光功率？输出多少光功率？33343536 9.已知平方率分布光纤V=2，求基模模场半径。10. 写出平方率分布光纤中LP10,15模式的本征值。371.一光纤长一光纤长220公里，已知光纤损耗为公里，已知光纤损耗为0.3dB/km，当输出光功率为，当输出光功率为2.5 m2.5 mW时时，输入光功率为多少？，输入光功率为多少？2.